고연성 PET 섬유로 보강된 철근콘크리트 보의 부착 및 휨 거동

Abstract

이 연구에서는 고연성과 낮은 탄성계수를 갖는 PET 섬유로 보강한 철근콘크리트 보의 부착특성과 휨거동을 각각 부착실험 및 휨실험을 통하여 규명하고자 하였다. 부착실험은 CSA S806에 따라 수행하였고, 실험변수는 섬유 종류와 보강량(CF 및 GF 시트 각 1겹, PET 시트 10겹)이었다. 총 8개의 보 실험에서 주요 실험변수는 단면의 연성비(<TEX>${\mu}=3.4$</TEX>, 7.0), 보강섬유 종류(CF, GF, PET) 및 보강량이었다. 보 단면의 모멘트-곡율 해석을 병행하였다. 부착실험의 결과, CF, GF 시트 1겹 보강에서 유효 부착길이는 각각 120, 60 mm 이었고 최대부착응력은 각각 3.25, 2.99 MPa 이었다. PET 10겹 보강에서 유효 부착길이는 60 mm, 최대 및 평균 부착응력은 각각 2.30, 2.10 MPa 이었다. 또한 최대 강도 시 CF, GF, PET의 변형율은 각각 0.36%, 0.49%, 6.29% 였으며 CF, GF 부착실험체는 계면에서 시트가 최종적으로 탈락하였지만 PET 부착 실험체에서 박리현상은 나타나지 않았다. 휨실험의 결과, PET 10, 20, 30겹으로 보강한 RC 보의 휨강도, 휨강성이 모두 무보강 보에 비해 증가하였고, 연성적인 휨파괴 양상을 보였으나 PET 30겹의 경우 20겹에 비하여 연성이 감소하였다. 모멘트-곡율 해석의 결과, PET 보강 보에서 접착제의 물성을 해석에 포함시키면 해석의 정확도가 향상하였다. 한편 PET 의 내구성에 대해서는 보고된 문헌이 없어서 현재 연구 진행 중이다. An experimental study was performed to investigate flexural performance and bond characteristics of RC beams strengthened using ductile polyethylene terephthalate(PET) with low elastic modulus. Bond tests were planned and completed following CSA S806. Test variables were fiber type and fiber amount. Also, total of 8 RC beams was tested. Major test variables of the beam tests included section ductility(<TEX>${\mu}=3.4$</TEX>, 7.0), fiber type(CF, GF, PET) and amount of fiber strengthening. Moment-curvature analyses of the beam sections were also performed. In bond tests, the bond stress distribution as well as the maximum bond stress increased with increasing amount of PET. In case of 10 layers of PET, the effective bond length was 60 mm with the maximum and the average bond stress of 2.33 and 2.10 MPa, respectively. RC beam test results revealed that the moment capacity of the RC beams strengthened using PET 10 and 20 layers increased over the control beam with little reduction in ductility by fiber strengthening. All beams strengthened using PET resulted in ductile flexural failure without any sign of fiber debonding or fiber rupture. It was important to include the mechanical properties of adhesive in the moment-curvature analysis of PET-strengthened beam sections.